(57)【要約】【課題】結合効率が高く、光導波路が損傷しにくい光伝送基板を提供する。【解決手段】第１基板と、コア及びコアの外周を被覆するクラッドを有し、第１基板の上面の上で延伸する光導波路と、下面が光導波路の上面と接するように第１基板と平行して設けられた第２基板と、光導波路の端部におけるコアの断面上に設けられ、光導波路のコアを進行する光を第２基板の方向へ反射する反射面と、第２基板の方向へ反射された光を、クラッドの上面よりコアに近い位置から第２基板の上面方向に導く、第２基板の内部に設けられた光ガイドとを備える光伝送基板を提供する。【選択図】図１
2005157128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
コア及びコアの外周を被覆するクラッドを有し、前記第１基板の上面の上で延伸する光導波路と、
下面が前記光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行して設けられた第２基板と、
前記光導波路の端部における前記コアの断面上に設けられ、前記光導波路の前記コアを進行する光を前記第２基板の方向へ反射する反射面と、
前記第２基板の方向へ反射された光を、前記クラッドの上面より前記コアに近い位置から前記第２基板の上面方向に導く、前記第２基板の内部に設けられた光ガイドと
を備える光伝送基板。
【請求項２】
前記光ガイドは、前記光導波路の端部において前記コアの上面と接する請求項１記載の光伝送基板。
【請求項３】
前記光ガイドは、前記光導波路の端部において前記コアの上面と光学用接着剤により接着される請求項２記載の光伝送基板。
【請求項４】
前記光導波路の端部における前記コアの上部の前記クラッドは、前記光導波路の中央部における前記コアの上部の前記クラッドと比較し薄い請求項１記載の光伝送基板。
【請求項５】
前記光ガイドは、コア部分及びクラッド部分を有し、前記第２基板方向へ反射された光を前記コア部分により前記第２基板の上面方向へ導く光ファイバーである請求項１記載の光伝送基板。
【請求項６】
前記光ファイバーの断面は円形である請求項５記載の光伝送基板。
【請求項７】
複数の前記光導波路と、
前記複数の光導波路のそれぞれに対応してそれぞれ設けられた複数の前記反射面及び複数の前記光ガイドと、
前記複数の光ガイドが固定され、前記第２基板を貫通する開口に挿入されて、前記複数の光ガイドのそれぞれに対応する前記反射面により前記第２基板方向へ反射された光を入射する位置に当該光ガイドを位置合わせするコネクタと
を備える請求項１記載の光伝送基板。
【請求項８】
前記複数の光導波路は、前記第１基板の上面の上で互いに平行に延伸する請求項７記載の光伝送基板。
【請求項９】
前記反射面は、前記コアを進行する光を前記第２基板と略鉛直に前記第２基板の方向へ反射する請求項１記載の光伝送基板。
【請求項１０】
第１基板の上面に、光導波路の下方クラッド層を形成する下方クラッド層形成段階と、
前記光導波路のコアを形成するコア形成段階と、
前記光導波路の端部における前記コアの上方に金属膜を形成する金属膜形成段階と、
前記金属膜が形成された状態において、前記光導波路における前記コアの上方に上方クラッド層を形成する上方クラッド層形成段階と、
前記上方クラッド層の上面に第２基板を積層する基板積層段階と、
前記金属膜の上に積層された前記第２基板を選択的に除去し、前記第２基板の上面から前記金属膜の上面に至る開口を形成する開口形成段階と、
前記金属膜を選択的に除去する金属膜除去段階と
を備える光伝送基板製造方法。
【請求項１１】
前記上方クラッド層形成段階において、前記光導波路における前記コア及び前記金属膜の上側に前記上方クラッド層を形成し、
前記開口形成段階において、前記金属膜の上に積層された前記第２基板及び前記上方クラッド層を選択的に除去し、前記開口を形成する
請求項１０記載の光伝送基板製造方法。
【請求項１２】
前記コアを進行し前記光導波路の端部において前記第２基板の方向へ反射された光を、前記金属膜が除去された位置から前記第２基板の上面方向へ導く光ガイドを前記開口内に設ける光ガイド設置段階を更に備える請求項１０記載の光伝送基板製造方法。
【請求項１３】
前記金属膜形成段階において、前記光導波路の端部における前記コアの上面に前記金属膜を形成し、
前記光ガイド設置段階において、前記光導波路の端部において前記コアと接する前記光ガイドを設置する
請求項１２記載の光伝送基板製造方法。
【請求項１４】
前記光ガイド設置段階において、光学用接着剤を用いて前記光導波路の端部における前記コアと前記光ガイドとを接着する請求項１３記載の光伝送基板製造方法。
【請求項１５】
前記光導波路の前記コアが形成された後前記金属膜が形成される前に、前記光導波路の前記コアの上面にコア上面クラッド層を形成するコア上面クラッド層形成段階を更に備え、
前記金属膜形成段階において、前記光導波路の端部における前記コア上面クラッド層の上面に前記金属膜を形成し、
前記上方クラッド層形成段階において、前記金属膜が形成された状態において、前記光導波路における前記コア上面クラッド層の上面に前記上方クラッド層を形成し、
前記開口形成段階において、前記金属膜の上に積層された前記第２基板及び前記上方クラッド層を選択的に除去して前記開口を形成し、
前記光ガイド設置段階において、前記光導波路の端部において前記コア上面クラッド層と接する前記光ガイドを設置する
請求項１２記載の光伝送基板製造方法。
【請求項１６】
前記下方クラッド層の上面の上に、前記光導波路の前記コアを進行する光を前記第２基板の方向へ反射する反射面を有する反射部を形成する反射部形成段階を更に備え、
前記コア形成段階において、前記光導波路の端部において断面が前記反射面と接する前記コアを形成する
請求項１０記載の光伝送基板製造方法。
【請求項１７】
前記開口形成段階において、第１の波長を有するレーザーを前記第２基板の上面に照射することにより前記第２基板に前記開口を形成し、
前記金属膜除去段階において、第２の波長を有するレーザーを前記金属膜に照射することにより前記金属膜を除去する
請求項１０記載の光伝送基板製造方法。
【請求項１８】
前記開口形成段階は、炭酸ガスレーザーを前記第２基板の上面に照射することにより、前記第２基板の材料を選択的に除去して前記第２基板に前記開口を形成し、
前記金属膜除去段階は、銅を材料とする前記金属膜に第２高調波のＹＡＧレーザーを照射することにより前記金属膜を除去する
請求項１７記載の光伝送基板製造方法。
【請求項１９】
前記開口形成段階は、炭酸ガスレーザーを前記第２基板の上面に照射することにより、前記第２基板の材料を選択的に除去して前記第２基板に前記開口を形成し、
前記金属膜除去段階は、金を材料とする前記金属膜に第２高調波のチタン・サファイアレーザーを照射することにより前記金属膜を除去する
請求項１７記載の光伝送基板製造方法。
【請求項２０】
前記金属膜除去段階は、前記金属膜にフェムト秒レーザーを照射することにより前記金属膜を除去する請求項１０記載の光伝送基板製造方法。
【請求項２１】
前記金属膜除去段階は、反応性イオンエッチングにより前記金属膜を除去する請求項１０記載の光伝送基板製造方法。
【請求項２２】
光伝送路を有する多層基板と、
前記多層基板上に実装された第１の電子デバイス及び第２の電子デバイスと、
前記第１の電子デバイスが有する信号ピンから出力される電気信号を光信号に変換し、前記光伝送路を介して伝送させる発光部と、
前記光伝送路を介して伝送された前記光信号を受光して前記電気信号に変換し、前記第２の電子デバイスが有する信号ピンへ入力する受光部と
を備え、
前記多層基板は、
第１基板と、
コア及びコアの外周を被覆するクラッドを有し、前記第１基板の上面の上で延伸する光導波路と、
下面が前記光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行して設けられた第２基板と、
前記発光部から入力された光信号を、前記クラッドの上面より前記コアに近い位置まで導く、前記第２基板の内部に設けられた第１の光ガイドと、
前記光導波路の第１の端部における前記コアの断面上に設けられ、前記第１の光ガイドにより前記第２基板の上面から導かれた光信号を反射し、前記光導波路の前記コアにより伝送させる第１の反射面と、
前記光導波路の第２の端部における前記コアの断面上に設けられ、前記光導波路の前記コアを進行する光信号を前記第２基板の方向へ反射する第２の反射面と、
前記第２基板の方向へ反射された光信号を、前記クラッドの上面より前記コアに近い位置から前記受光部まで導く、前記第２基板の内部に設けられた第２の光ガイドと
を有する
光電気集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送基板、光伝送基板製造方法、及び光電気集積回路に関する。特に本発明は、基板の内部に光導波路を備える光伝送基板、光伝送基板製造方法、及び光電気集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
長年にわたる技術革新により、コンピューターの性能は、半導体素子のスイッチング速度や動作クロックの向上よりも他の素子とのデーター転送をいかに速く行うかに律速される領域に到達しつつある。このため、テラビット級の超高速大容量配線によりボード内又はボード間を接続することが要求されるようになってきている。これに伴い、ボード内の配線すら電気配線では十分な性能が実現できなくなってきている。
【０００３】
これに対し、光配線はレーザーの直接変調により１０Ｇｂ／ｓを超える超高速伝送が可能であり、かつチャンネルあたりの空間占有体積が小さいという特徴を有する。このため、数十ｃｍ程度の短い伝送距離における配線についても、電気配線に対し十分優位性を持つ可能性があると期待されている。しかしながら、これまで電気配線と光配線を工業化プロセスとして可能な方法で混在化した高性能な実装ボードは実現しておらず、早急な開発が望まれている。
【０００４】
実装基板上に光配線を設ける方法として、以下に示す技術が開示されている。
（１）光ファイバー敷線による方法
電線敷線機を用いて光ファイバーを実装基板上に一筆書き方式で敷線する方法が開示されている（特許文献１及び特許文献２）。
【０００５】
（２）光導波路を用いる方法
光導波路は、スピンコートやフォトリソグラフィー等の半導体プロセスを利用して精密加工により形成することができる。このため、低価格で実現できる可能性があり、種々の材料による光導波路の研究開発が進められている。
石英系光導波路は、光吸収損失が少なく耐熱性に優れており、シングルモード伝送を用いる基幹系光通信分野において光分波器やアド・ドロップ用セレクター等として実用化されている（非特許文献１）。
【０００６】
また、有機高分子材料を用いた光導波路は、充分な厚みを持つ有機高分子材料の膜をスピンコーティングにより形成することができ、また、パターン形成にフォトリソグラフィーを利用できるため、実装基板を安価に大量生産することができるという利点を有する。
特許文献３は、光導波路を光配線に用いる場合において、光導波路と光素子とを結合する方法を開示する。本文献によれば、基板に対して平行に設けられた光導波路により導波された光を基板の鉛直方向に曲げて光素子に入射させるために、光導波路の端部において光導波路のコア部を削って光導波路に対して４５度の斜面を作製する。そして、この面に金属をコートして反射面とした後、反射面を作製するために削られた反射面の近傍部分及び光導波路のコア部の上方にクラッドを形成する。そして、クラッドの上面に受光素子を設ける。
【０００７】
特許文献４は、光導波路の上に直に光素子を実装する不安定性を除くために、光素子を実装基板の上面に設ける一方光導波路を実装基板の下面に設けて、貫通孔に光導波機能を持たせて両者を結合させる方法を開示する。この他、実装基板の片方に光導波路が露出した構造を用いる方法として特許文献５及び特許文献６が開示されている。
【０００８】
光導波路が実装基板の表面に設けられた場合、電子部品や光部品を実装する際に光導波路に傷が生じたり、実装基板と光導波路材料との熱膨張係数の違いによって実装基板がたわんだりすることにより、光導波路が損傷し、光部品と光導波路との光学的な結合効率を低下させる。このため、実装基板の中に光導波路を埋め込んでこの問題を解決する方法が検討されている。
【０００９】
非特許文献１は、基板上に光導波路と電子回路を形成し、光ガイドピンで接続する方法と９０度曲げた光導波路で外部と接続する方法を示している。より具体的には、光導波路に丸いスルー・ホールを開け、それに４５度に斜め研磨されたコア径５０ミクロンのステップ・インデックス型マルチモード光ファイバーによる光ガイドピンを挿し込んで構成される。ここで光導波路は、４０ミクロン角のコアの周りをクラッドで被覆した構造をとる。
【００１０】
非特許文献２は、プリント基板の間に挟みこまれた光導波路の端に作られた４５度ミラーにより９０度光を曲げて基板から垂直方向に信号光を取り出し、レンズにより集光して表面実装した光デバイスに光結合させる方法を開示する。
【００１１】
非特許文献３は、電子回路上に高分子光導波路を載せた光送受信モジュールを開示する。
【特許文献１】特開平１１−１１９０３３号公報
【特許文献２】特開平１１−１１９０３４号公報
【特許文献３】特開２０００−４７０４４号公報
【特許文献４】特開２０００−８１５２４号公報
【特許文献５】特開２０００−２２７５２４号公報
【特許文献６】特開２０００−２３５１２７号公報
【非特許文献１】B.J. Offrein et.al.、"Tunable WDM Add/Drop Components in Silicon  Oxynitride Waveguide Technology"、49th Electronic Components & Technology Conference 1999 Proceedings、p. 19-25
【非特許文献２】三上、内田、「光表面実装技術の進展」、電子情報通信学会論文誌Ｃ  Ｊ８４−Ｃ巻、ｐ．７１５−７２６、２００１年
【非特許文献３】石井、新井、「チップレベル光インターコネクションのための広トレランス“光バンプ”インターフェイス」、電子情報通信学会論文誌Ｃ  Ｊ８４−Ｃ巻、ｐ．７９３−７９９、２００１年
【非特許文献４】丸野、「ポリマ光導波路デバイス」、電子情報通信学会論文誌Ｃ  Ｊ８４−Ｃ巻、ｐ．１−６、２００１年
【非特許文献５】R.F. Cregan et. Al.、"Single-Mode Photonic Band Gap Guidance of Light in Air"、Science、Vol. 285、p. 1537-1539、１９９９年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１及び２の方法においては、光ファイバー一本一本を順番に敷線するため時間がかかること、及び、光ファイバーへの光の入出力部分を形成する方法の機械化が困難であることから、大量生産に向かない。また、光ファイバーの入出力部分が機械的に弱いため破損しやすく、また、破損時に光ファイバーを交換するのに手間を要する。更に、例えば光ファイバーの最小曲率より小さな曲率半径（例えば２０ｍｍ程度以下）で配線を行うことができず、高密度の光・電気実装ボードに適用するのが困難である。
【００１３】
また、非特許文献１の方法においては、従来の作製方法では、膜の付着や、光導波路構造をエッチングするためにスパッタリング等を行う必要があり、大規模な真空装置を必要とする。このため、本方法は、大面積の実装ボードに光導波路を形成する方法として適していない。また、光結合が容易な５０ミクロン角の多モード光導波路を形成するために、光導波路構造をスパッタリング等により厚くすることが困難であるという問題がある。
【００１４】
また、特許文献３の方法においては、コア部と反射面、及び、反射面と受光素子の間にクラッドが介在するため、光導波路を出射した光が拡散して受光素子に照射されてしまう。また、発光素子の光が特別な集光系や光導波無しで光結合されており、厚みのある実装基板を介して光導波路の光を光素子と結合させるのが困難である。また、光導波路や光素子が実装基板の表面に露出しているため、光導波路の形成後に行われるべき電子回路用のラミネート工程やビルトアップ工程等において、機械的、熱的、及び化学的な処理により損傷する可能性が高いという問題がある。
【００１５】
また、特許文献４の方法においては、電子デバイスを実装した後に光導波路を形成するプロセスを行った場合、電気デバイスに損傷を与える可能性がある。一方、光導波路を作製してから電子デバイスを実装する場合には、実装基板の下面に露出した光導波路に損傷を与える可能性がある。また、特許文献４、５、及び６の方法においては、光導波路部分と実装基板が非対称な構造となるため、実装基板の製造プロセスの途中における温度上昇や、電子デバイスの動作中における筐体内での温度上昇等により、実装基板にそりが生じて光導波路が損傷する可能性もある。
【００１６】
また、非特許文献２の方法においては、光導波路のコアと光ファイバーのコアとが光ファイバーのクラッドを介して接続されており、直接接続して場合と比べて、光が拡散して結合損失が発生する。また光導波路と光ガイドピンのコア径が異なるため、細いほうから太いほうへ接続する場合に比べ、逆の場合は１０％程損失が大きくなり、５０％以下の結合効率となる可能性がある。また、高速光伝送を行うためには受光部の直径を小さくする必要があり、結合損失が増加してしまう。
また、スルー・ホールを開ける際に光導波路の端面を加工することになり、電極等の切りくずを含む切削くずによって光出力部分を損傷する可能性がある。この結果、光出力部分において光が散乱し、結合効率が更に低下する。
【００１７】
また、光配線と電気配線の両方を設けるために、光導波路を実装する実装基板は、光導波路の上下がプリント基板で挟まれた構造をとる。このため、光ガイドピンの先端の断面部分を光導波路のコア部分の高さに位置合わせするのが困難である。更に、プリント基板は厚さ方向の熱膨張係数が大きく、温度変化により光ガイドピンの位置ずれが生じ、結合損失が増加する。
以上に示したように、スルー・ホールを開け、それに上部から光ガイドピンを挿し込んで光ガイドピンの先端の断面部分を光導波路のコア部分の高さに位置合わせする方法は、アライメントが難しい上に結合損失が発生するため、高性能の光・電気実装基板を実現することが困難である。
【００１８】
また、非特許文献３の方法においては、厚い実装基板の厚さ方向にレンズ・リレー方式を用いて光を集光させ、受光器により受光させた場合に十分な結合効率を実現することが困難である。特に、超高速伝送を実現する場合、受光器の直径を小さくする必要があり、レンズ・リレー方式による集光が非常に困難となる。
【００１９】
また、非特許文献４の方法においては、電子回路上に高分子光導波路を載せて光・電気実装基板を作る上で、電子部品を実装する際に露出した光導波路に傷が付き、また、熱による劣化やそりが発生し、高性能な実装基板を実現することが困難である。
【００２０】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる光伝送基板、光伝送基板製造方法、及び光電気集積回路を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の第１の形態によると、第１基板と、コア及びコアの外周を被覆するクラッドを有し、前記第１基板の上面の上で延伸する光導波路と、下面が前記光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行して設けられた第２基板と、前記光導波路の端部における前記コアの断面上に設けられ、前記光導波路の前記コアを進行する光を前記第２基板の方向へ反射する反射面と、前記第２基板の方向へ反射された光を、前記クラッドの上面より前記コアに近い位置から前記第２基板の上面方向に導く、前記第２基板の内部に設けられた光ガイドとを備える光伝送基板を提供する。
【００２２】
本発明の第２の形態によると、第１基板の上面に、光導波路の下方クラッド層を形成する下方クラッド層形成段階と、前記光導波路のコアを形成するコア形成段階と、前記光導波路の端部における前記コアの上方に金属膜を形成する金属膜形成段階と、前記金属膜が形成された状態において、前記光導波路における前記コアの上方に上方クラッド層を形成する上方クラッド層形成段階と、前記上方クラッド層の上面に第２基板を積層する基板積層段階と、前記金属膜の上に積層された前記第２基板を選択的に除去し、前記第２基板の上面から前記金属膜の上面に至る開口を形成する開口形成段階と、前記金属膜を選択的に除去する金属膜除去段階とを備える光伝送基板製造方法を提供する。
【００２３】
本発明の第３の形態によると、光伝送路を有する多層基板と、前記多層基板上に実装された第１の電子デバイス及び第２の電子デバイスと、前記第１の電子デバイスが有する信号ピンから出力される電気信号を光信号に変換し、前記光伝送路を介して伝送させる発光部と、前記光伝送路を介して伝送された前記光信号を受光して前記電気信号に変換し、前記第２の電子デバイスが有する信号ピンへ入力する受光部とを備え、前記多層基板は、第１基板と、コア及びコアの外周を被覆するクラッドを有し、前記第１基板の上面の上で延伸する光導波路と、下面が前記光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行して設けられた第２基板と、前記発光部から入力された光信号を、前記クラッドの上面より前記コアに近い位置まで導く、前記第２基板の内部に設けられた第１の光ガイドと、前記光導波路の第１の端部における前記コアの断面上に設けられ、前記第１の光ガイドにより前記第２基板の上面から導かれた光信号を反射し、前記光導波路の前記コアにより伝送させる第１の反射面と、前記光導波路の第２の端部における前記コアの断面上に設けられ、前記光導波路の前記コアを進行する光信号を前記第２基板の方向へ反射する第２の反射面と、前記第２基板の方向へ反射された光信号を、前記クラッドの上面より前記コアに近い位置から前記受光部まで導く、前記第２基板の内部に設けられた第２の光ガイドとを有する光電気集積回路を提供する。
【００２４】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、結合効率が高く、光導波路が損傷しにくい光・電気実装基板及びこれを用いた光電気集積回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２７】
図１は、本実施形態に係る光伝送基板１０の構成を示す。本実施形態に係る光伝送基板１０は、第１基板１００及び第２基板１４０の間に光導波路１３０を設け、光導波路１３０から第２基板１４０の方向に反射された光を光ファイバー１７０により第２基板１４０の上面近辺へ導く構成をとる。これにより、光導波路１３０の端部と光ファイバー１７０の位置合せが容易となり高い結合効率を実現することができる。また、第１基板１００及び第２基板１４０の間に光導波路１３０を設けることにより、光伝送基板１０のそり等による光導波路１３０の損傷や、製造プロセス及び電子デバイスの動作中に発生する熱による光導波路１３０の損傷を防ぐことができる。
【００２８】
光伝送基板１０は、第１基板１００と、光導波路１３０と、第２基板１４０と、反射部１５０と、光ファイバー１７０とを備える。第１基板１００は、電気配線が設けられたガラスエポキシ（ＦＲ４）基板等のプリント基板、または、多層プリント基板であってよく、ＳＬＣ（Surface Laminate Circuit）ビルトアップ基板が積層された構成を採ってもよい。光導波路１３０は、光が通過するコア１１０と、コア１１０の外周を被覆するクラッド１２０（１２０ａ〜ｂ）を有し、第１基板１００の上面の上で延伸する。本実施形態において、光導波路１３０のコア１１０は、コア１１０の形成を容易にすると共に、光ファイバー１７０との接触面積を増やすことを目的として、上面が第１基板１００及び第２基板１４０と平行な、例えば５０ミクロン角の四角柱形状となるように形成される。第２基板１４０は、下面が光導波路１３０の上面と接するように第１基板１００と平行して設けられており、第１基板１００と同様の構造をとってよい。
【００２９】
反射部１５０は、コア１１０の下方を被覆するクラッド１２０ａの上面に光導波路１３０のコア１１０と対向して設けられ、反射面１６０を有する。反射面１６０は、光導波路１３０の端部におけるコア１１０の断面上に設けられ、光導波路１３０のコア１１０を進行する光を第２基板１４０の方向へ反射する。より具体的には、反射面１６０は、コア１１０の延伸方向に対して４５度の角度で設けられ、コア１１０を進行する光を、第２基板１４０と略鉛直に第２基板１４０の方向へ反射する。
【００３０】
光ファイバー１７０は、本発明に係る光ガイドの一例であり、第２基板１４０の内部に設けられ、反射面１６０により第２基板１４０の方向へ反射された光を、クラッド１２０の上面よりコア１１０に近い位置から第２基板１４０の上面方向に導く。本実施形態に係る光ファイバー１７０は、例えばグレーデッドインデクス型等のマルチモード光ファイバーであり、コア部１８０及びクラッド部１９０を有し、第２基板１４０の方向へ反射された光をコア部１８０により第２基板１４０の上面方向へ導く。ここで、光ファイバー１７０を第２基板１４０に設けた開口に挿入しやすくするために、光ファイバー１７０の断面は円形であることが望ましい。
【００３１】
光ファイバー１７０は、光導波路１３０の端部において、コア部１８０がコア１１０の上面と接する。ここで光ファイバー１７０は、光導波路１３０の端部において、コア部１８０がコア１１０の上面と光学用接着剤により接着されてよい。これにより、光導波路１３０のコア１１０と光ファイバー１７０のコア部１８０とが直に結合され、結合効率を高めることができる。
【００３２】
これに代えて、光導波路１３０の端部におけるコア１１０の上部のクラッド１２０ｂが、光導波路１３０の中央部におけるコア１１０の上部のクラッド１２０ｂと比較し薄い構造であってもよい。この場合、光ファイバー１７０は、クラッド１２０ｂの上面より光導波路１３０のコア１１０に近い位置において、第２基板１４０の方向へ反射された光を、薄いクラッド１２０ｂを介して入射する。
【００３３】
以上に代えて光ファイバー１７０は、光を中心部分に集光しながら進行させるＧＲＩＮレンズ（グレーデッド・インデクス・レンズ：Graded Index Lens）であってよく、ホロードコア型の光ファイバーであってもよい。ここで光ファイバー１７０をグレーデッドインデクス型光ファイバー又はＧＲＩＮレンズ等により実現する場合、光ファイバー１７０の上方の端部に設けられる受光素子上に光が集光するように光ファイバー１７０の長さを定める。また、光ファイバー１７０をホロードコア型の光ファイバーにより実現する場合、非特許文献５に開示されているように、フォトニック結晶となるコア周辺に、光ファイバー１７０を伝搬する光に対して禁制帯となるような大きさ及び周期の穴を設ける。
【００３４】
以上に、受光素子側について光伝送基板１０の構成を示したが、発光素子側についても上記と同様の構成をとる。発光素子側の光ファイバー１７０及び反射面１６０の機能について、受光素子側との相違点を次に示す。発光素子側の光ファイバー１７０は、第２基板１４０の内部に設けられ、発光素子から入力された光を、クラッド１２０ｂの上面よりコア１１０に近い位置まで導く。また、発光素子側の反射面１６０は、光導波路１３０の端部におけるコア１１０の断面上に設けられ、光ファイバー１７０により第２基板１４０の上面から導かれた光信号を反射し、光導波路１３０のコア１１０により伝送させる。
この場合において、発光素子側については、光伝送基板１０における受光素子側と反対の面に設けられてもよい。より具体的には、発光素子側の光ファイバー１７０は、第１基板１００の内部に設けられ、発光素子から入力された光を、クラッド１２０ａの下面よりコア１１０に近い位置まで導く構成をとってもよい。更には、光伝送基板１０が複数の光導波路１３０を備える場合、各光導波路１３０に対応して設けられた発光素子側及び受光素子側の光ファイバー１７０は、それぞれ光伝送基板１０の上面側及び下面側のいずれに設けられる構成をとってもよい。
【００３５】
以上に示した光伝送基板１０によれば、第２基板１４０の上面から光導波路１３０の端部に至る開口を空ける位置を定めれば、光導波路１３０のコア１１０と光ファイバー１７０のコア部１８０とのアライメントを行うことができる。このため、光ファイバー１７０の挿入方向の位置合わせが不要であり、開口の位置を精度良く定めることによりアライメントを容易にとることができる。
【００３６】
また、発光素子側の光ファイバー１７０が光導波路１３０の端部におけるクラッド１２０ｂの上面よりコア１１０に近い位置又はコア１１０自体に光を導くと共に、受光素子側の光ファイバー１７０が光導波路１３０の他の端部におけるクラッド１２０ｂの上面よりコア１１０に近い位置又はコア１１０自体から光を入射させることにより、結合効率を高めることができる。更に、コア１１０の上面及び反射面１６０を光学的に平坦に形成することにより、散乱によるロスを低減し、光ファイバー１７０とコア１１０の間で高い結合効率で光を通過させることができる。
【００３７】
また、光導波路１３０を設ける光導波路層を第１基板１００及び第２基板１４０により上下方向から対称にサンドイッチした構造をとることにより、機械的な損傷に対する光導波路１３０の耐性を高める共に、光導波路１３０の耐熱性を高めることができる。より具体的には、熱に弱い光導波路１３０が第１基板１００及び第２基板１４０により挟み込まれているため、高温となって光導波路１３０の軟化点を多少超えても温度が元に戻れば光導波路１３０の機能を回復することができる。
【００３８】
図２は、本実施形態に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第１の図である。
まず、第１基板１００が用意される。次に、図２（ａ）に示すように、下方クラッド層形成段階において、第１基板１００の上面に光導波路１３０の下方クラッド層を形成する。この下方クラッド層は、図１の光導波路１３０におけるクラッド１２０ａとなる層である。より具体的には、第１基板１００上に光導波路１３０のクラッド１２０ａとなるべきポリシランＡをスピンコート又はカーテンコートにより塗布し、１２０℃でプリベークして２５０℃で焼成を行うことにより下方クラッド層を形成する。
【００３９】
次に、図２（ｂ）及び（ｃ）に光伝送基板１０の側面及び上面を示すように、反射部形成段階において、下方クラッド層の上面の上に、光導波路１３０のコア１１０を進行する光を第２基板１４０の方向へ反射する反射面１６０を設けるための傾斜部１５５を有する反射部１５０を形成する。本実施形態において、反射部１５０の断面は、光導波路１３０のコア１１０と同じ太さである５０ミクロン角とする。
【００４０】
より具体的には、反射部形成段階に含まれるミラーサポート形成段階において、ポリイミドやポリシラン等をモールド成型し、４５度に傾斜した反射面１６０となる部品（ミラーサポート）である反射部１５０を作製する。すなわち例えば、モールド型をクラッド１２０ａ上に密着して置き、ポリイミド材料又はポリシラン材料を型に注入する。さらに加熱して硬化させた後に型を取り除き、４５度面の傾斜部１５５を有する形状の反射部１５０を作製する。
【００４１】
図３は、本実施形態に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第２の図である。
次に、図３（ａ）に示すように、反射部形成段階におけるフォトレジスト形成段階において、傾斜部１５５が光伝送基板１０の上面側に露出され、他の部分が隠蔽されるようにフォトレジスト３００を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、反射部形成段階における蒸着段階において、光伝送基板１０の上面にアルミニウム又は銀を蒸着することにより、フォトレジスト３００及び傾斜部１５５の上面に金属蒸着膜３１０を形成する。次に、図３（ｃ）に示すように、反射部形成段階におけるリフトオフ段階において、フォトレジスト３００をリフトオフすることにより、フォトレジスト３００及びフォトレジスト３００の上面に蒸着されたアルミニウム又は銀を除去する。この結果、傾斜部１５５上にアルミニウム又は銀を蒸着し、反射面１６０を形成することができる。
【００４２】
図４は、本実施形態に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第３の図である。
次に、図４（ａ）及び（ｂ）に光伝送基板１０の側面及び上面を示すように、コア形成段階において、光導波路１３０の端部において断面が反射面１６０と接するように、光導波路１３０のコア１１０を形成する。より具体的には、下方クラッド層形成段階と同様にして、下方クラッド層が形成された第１基板１００上にポリシランＢをスピンコート又はカーテンコートにより塗布し、プリベークを行って厚さが５０ミクロンの層を形成する。そして、光導波路１３０のコア１１０となる部分が開口したフォトマスク・パターンをポリシランＢの層上に形成して紫外線を照射し、ポリシランＢの層におけるコア１１０となる部分の屈折率を増加させ、コア１１０を形成する。ここで、ポリシランＡ及びポリシランＢは、同一材料のポリシランであってもよく、これに代えて、ポリシランＡはクラッドにより適した材料を混入したポリシランとし、ポリシランＢはコアにより適した材料を混入したポリシランとしてもよい。
この結果、光伝送基板１０の上面は平坦となり、上面内に光導波路１３０のコア１１０と、フォトマスク・パターンにより紫外線から隠蔽された結果コア１１０の側面のクラッド１２０として残留したポリシランＢの層と、反射面１６０とが埋め込まれた構造が形成され、光導波路１３０の端部におけるコア１１０の断面が反射面１６０と接する。
【００４３】
次に、図４（ｃ）に示すように、金属膜形成段階において、光導波路１３０の端部におけるコア１１０の上面に金属膜４００を形成する。この金属膜４００は、第２基板１４０の上面から光ファイバー１７０を挿入し、光ファイバー１７０のコア部１８０と光導波路１３０のコア１１０とを直接接触させるために、第２基板１４０の上面からコア１１０の直上まで穴を開けて開口を形成するためのストッパーとなる。
より具体的には、光導波路１３０の端部において反射面１６０の直上に位置するコア１１０の上に、金属膜４００となる銅の円形パターンを、リフトオフ法を用いて蒸着する。
【００４４】
図５は、本実施形態に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第４の図である。
次に、図５（ａ）に示すように、上方クラッド層形成段階において、金属膜４００が形成された状態において光導波路１３０におけるコア１１０の上方に上方クラッド層を形成する。この上方クラッド層は、図１の光導波路１３０におけるクラッド１２０ｂとなる層である。本実施形態においては、クラッド１２０ｂを十分な厚さとするために、光導波路１３０におけるコア１１０に加え、金属膜４００の上側にも上方クラッド層を形成する。より具体的には、下方クラッド層形成段階と同様にして、下方クラッド層と同じポリシランＡを塗布してポリシランＢ層を覆い、光導波路構造を形成する。
【００４５】
次に、図５（ｂ）に示すように、基板積層段階において、上方クラッド層の上面に第２基板１４０を積層する。これにより、光導波路１３０が内側になるように第１基板１００及び第２基板１４０が張り合わされ、一枚のボードとなる。図５（ｂ）の構造は、中心に光導波路１３０が設けられていることを除けば、通常のＳＬＣ製造プロセスで用いるボードと同じ構造を有する。したがって、一般に用いられているＳＬＣプロセスを用いて、電気配線のパターン形成、炭酸ガスレーザーによるビア・ホール開け、メッキ工程等を行い、電気配線部分を完成することができる。ここで、光導波路１３０の直上又は直下に電気配線のためのビアを開ける必要がある場合、穴を開ける側の第１基板１００又は第２基板１４０を形成する段階において、当該第１基板１００又は第２基板１４０に光導波路１３０を保護するための銅のパターンを作製しておく。このプロセスは、通常のプリント基板のパターン形成の一部として行うことができる。
【００４６】
次に、図５（ｃ）に示すように、開口形成段階において、金属膜４００の上に積層された第２基板１４０とクラッド１２０ｂとを選択的に除去し、第２基板１４０の上面から金属膜４００の上面に至る開口を形成する。より具体的には、第２基板１４０の上面における金属膜４００に対応する位置に第１の波長を有するレーザーを照射することにより、第２基板１４０の材料であるレジンやガラスエポキシを選択的に除去して第２基板１４０に開口を形成する。ここで、銅は炭酸ガスレーザーを反射するため、第１の波長を有するレーザーとして炭酸ガスレーザーを用いれば、金属膜４００のパターン部分で穴あけが停止し光導波路１３０のコア１１０は損傷しない。
【００４７】
図６は、本実施形態に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第５の図である。
次に、図６（ａ）に示すように、金属膜除去段階において、金属膜４００を選択的に除去する。より具体的には、銅を材料とする金属膜４００に第１の波長と異なる第２の波長を有するレーザーを照射することにより、金属膜４００を除去する。ここで、ＹＡＧレーザーの第２高調波は、５３０ｎｍの波長を有しており、銅には吸収されるが、ポリシランやガラスには吸収されないため、第２高調波のＹＡＧレーザーを第２の波長のレーザーとして用いれば、金属膜４００の選択的除去が可能である。更に、この段階において、光素子や光ファイバー１７０を実装する位置合わせに用いるガイドピンを挿入するガイド穴の穴あけも行っておく。
【００４８】
次に、図６（ｂ）に示すように、光ガイド設置段階において、発光部から入力された光を光導波路１３０の第１の端部のコア１１０へ導く光ファイバー１７０と、コア１１０を進行し光導波路１３０の第２の端部において第２基板１４０の方向へ反射された光を、金属膜４００が除去された位置から第２基板１４０の上面方向へ導く光ファイバー１７０とを各開口内に設ける。より具体的には、開口にコア径が５０ミクロンのマルチモード光ファイバーを光伝送基板１０の表面と同じ高さになるように切断したものを挿し込み、その上に光デバイスを実装する。ここで、本実施形態に係る光ガイド設置段階においては、光導波路１３０の端部においてコア１１０と接する光ガイドを設置する。この際、光学用接着剤を用いて光導波路１３０の端部におけるコア１１０と光ガイドとを接着し、コア１１０及びコア部１８０の間の屈折率の差を低減して結合効率を更に高めることが好ましい。
【００４９】
以上に示した光伝送基板製造方法によれば、光導波路１３０の端部におけるコア１１０の直上に金属膜４００を設けて第２基板１４０等を選択的に除去した後、金属膜４００を選択的に除去することにより、コア１１０と光ファイバー１７０の結合効率を高めることができる。また、第２基板１４０の上面における金属膜４００に対応する位置に開口を設けることにより光ファイバー１７０と光導波路１３０の端部とのアライメントをとることができるため、精度良く光ファイバー１７０と光導波路１３０の端部とを接続することができる。このため、本光伝送基板製造方法によれば、結合効率が高く、光信号をより高速に伝送可能な光伝送路を形成することができる。
また、以上に示した光伝送基板製造方法によれば、第１基板１００及び第２基板１４０の間に光導波路１３０を挟み込むことにより、機械的な耐性及び耐熱性が高い光伝送基板１０を製造することができる。
【００５０】
以上において、光伝送基板１０は、光導波路１３０の端部におけるコア１１０の上部のクラッド１２０ｂが、光導波路１３０の中央部におけるコア１１０の上部のクラッド１２０ｂと比較し薄い構造となるように形成されてもよい。この場合における、上記の製造プロセスの変更点は以下の通りである。
【００５１】
光導波路１３０のコア１１０が形成された後金属膜４００が形成される前、すなわち図４（ｃ）の状態において、光導波路１３０のコア１１０の上面にコア上面クラッド層を形成するコア上面クラッド層形成段階を設ける。そして、金属膜形成段階において、光導波路１３０の端部におけるコア上面クラッド層の上面に金属膜４００を形成することにより、コア１１０の上方に金属膜４００を形成する。次に、上方クラッド層形成段階において、金属膜４００が形成された状態において、光導波路１３０におけるコア上面クラッド層の上面に上方クラッド層を形成する。この結果、コア１１０の直上にコア上面クラッド層、金属膜４００、上方クラッド層が積層される。
次に、開口形成段階において、金属膜４００の上に積層された第２基板１４０及び上方クラッド層を選択的に除去して開口を形成する。そして、光ガイド設置段階において、光導波路１３０の端部においてコア上面クラッド層と接する光ガイドを設置する。
この結果、光導波路１３０の中央部分と比較し薄いクラッドを介して光ファイバー１７０及びコア１１０の光接続を行うことができる。
【００５２】
また、以上において、金属膜除去段階において、金属膜４００を除去する方法として、加工用のフェムト秒レーザー、すなわち例えばフェムト秒チタン・サファイアレーザーを金属膜４００に照射してもよい。加工用フェムト秒レーザーを用いれば、補助レーザーによって加工用フェムト秒レーザーの焦点深度を高い分解能で精密制御した後に照射することができ、光導波路１３０に熱的ダメージを与えることなく、金属膜４００のみを除去できる。また、金属膜４００の材料によらず金属膜４００を除去することができる。
【００５３】
また、金属膜除去段階において、反応性イオンエッチングにより金属膜４００を除去してもよい。より具体的には、第２基板１４０における金属膜４００に対応する位置以外の部分をフォトレジストで隠蔽し、反応性イオンエッチング装置の内部に設置する。そして、真空中にＣＯガスとＮＨ３ガスを導入し、高周波で励起してプラズマを発生させ、電界をかける。これにより、銅を材料とする金属膜４００をガスと金属の反応性を利用して選択的にエッチングすることができる。この方法は、光ファイバー１７０用の開口を大量に設ける場合に有効である。
【００５４】
また、以上において、金属膜４００の材料として金を用いてもよい。この場合、金属膜除去段階において、金を材料とする金属膜４００に、４５０ｎｍの波長を有する第２高調波のチタン・サファイアレーザーを照射することにより、金属膜４００を除去する。
【００５５】
図７は、本実施形態の第１変形例に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第１の図である。
まず、図７（ａ）に示すように、反射部形成段階におけるミラーサポート形成段階において、第１基板１００の上に、クラッド１２０ａ、コア１１０、及びクラッド１２０ｂの三層分の厚さである１５０μｍ分ポリシランをコートし、１２０℃でプリベークする。次に、図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、４５度の傾斜角を持つ刃２０を用いて、光導波路１３０となる高分子導波路（ＰＷＧ）の端部における反射部１５０をダイシングし、傾斜部１５５を入射側及び出射側の２箇所に形成する。
【００５６】
図８は、第１変形例に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第２の図である。
次に、図８（ａ）に示すように、反射部形成段階における蒸着段階において、蒸着又はスパッタリングによりアルミニウム又は銀を積層し、反射面１６０を形成する。ここで、銀により反射面１６０を形成する場合、約２．５重量％のパラジウムと、約２．５重量％の銅とを銀に加えることにより、耐熱性を向上させるのが好ましい。
【００５７】
次に、図８（ｂ）に示すように、光導波路領域除去段階において、反射部１５０のうち、反射面１６０が設けられた部分を除く中央部分をマスク露光、現像し、反射面１６０が設けられた両端部を残して反射部１５０の中央部分を除去する。
【００５８】
次に、図８（ｃ）に示すように、下方クラッド層形成段階において、ポリシランを除去した中央部分に再びポリシラン材料の下方クラッド層をコートし焼成する。次に、コア形成段階において、下方クラッド層の上にポリシランのコア材料をコートし、マスク露光を行ってフォトブリーチによりコア１１０を形成し焼成する。そして、上方クラッド層形成段階において、コア１１０の上に上方クラッド層をコートし焼成する。これらのプロセスにより、端部に上向き４５度の反射面１６０が設けられた光導波路１３０が作成できる。ここで、反射面１６０と光ガイドの端部の間にもクラッド材料及びコア材料による三層が形成されるが、第２基板１４０側のクラッド１２０ｂをコア１１０の径と同程度の厚さとなるように充分に薄く形成しているため、この層により生じる光の損失を小さくすることができる。
上記のコア形成段階において、下方クラッド層の上に感光性のコア材料をコア１１０の厚さである５０μｍ分コートし、マスク露光、現像によってコア１１０を形成してもよい。
【００５９】
次に、図８（ｄ）に示すように、金属膜形成段階において、光導波路１３０におけるコア１１０の端部に金属膜４００を形成し、基板積層段階において、上方クラッド層及び反射部１５０の上面に第２基板１４０を積層する。以上の図７（ａ）から図８（ｄ）に示した作業を繰り返し、光伝送基板１０に設ける複数の反射部１５０の層のそれぞれに光導波路１３０を設けることにより、多層光配線を行うための多層構造を作製できる。この場合、光伝送基板１０に設ける複数の反射部１５０の層にそれぞれ位置する光導波路１３０の端部を、光伝送基板１０の面内における異なる位置に設け、光伝送基板１０の上面又は下面から見て重ならないように配置する。ここで、図９（ａ）に示すように、ＳＬＣビルドアップ基板等の第３基板９００及び第４基板９１０を、第１基板１００の下面及び第２基板１４０の上面にそれぞれ積層してもよい。
【００６０】
次に、図９（ｂ）に示すように、開口形成段階において、炭酸ガスレーザーを用いて金属膜４００の上に積層された第４基板９１０及び第２基板１４０を選択的に除去し、第２基板１４０の上面から金属膜４００の上面に至る開口を形成する。次に、図９（ｃ）に示すように、金属膜除去段階において、金属膜４００を選択的に除去する。そして、図９（ｄ）に示すように、光ガイド設置段階において、第４基板９１０の表面まで到達する長さに切り揃えたマルチモード光ファイバー又は受光部９６０上に焦点を結ぶように焦点距離を最適化したＧＲＩＮレンズを開口に挿入する。そして、発光側の光ガイド上に発光部９５０を設け、受光側の光ガイド上に受光部９６０を設けることにより、発光部９５０から受光部９６０に対して光信号を伝送することができる。
【００６１】
図１０は、レーザーの波長と材料毎のレーザーの吸収率との関係を示す。図１０に示したように、レジン及びガラスは炭酸ガスレーザーの吸収率が高く、炭酸ガスレーザーを照射することにより蒸発する。一方、銅は炭酸ガスレーザーの吸収率が低く、炭酸ガスレーザーを照射しても当該レーザーを反射し影響を受けない。本実施形態おいては、この性質を利用し、図５（ｃ）及び図９（ｂ）に示した開口形成段階において炭酸ガスレーザーを用いて第４基板９１０、第２基板１４０及び／又はクラッド１２０ｂを選択的に除去することができる。
【００６２】
また、図１０に示したように、レジン及び銅はＹＡＧレーザーの第２高調波の吸収率が高く、第２高調波のＹＡＧレーザーを照射することにより蒸発する。一方、ガラスはＹＡＧレーザーの第２高調波の吸収率が低く、第２高調波のＹＡＧレーザーを照射しても影響を受けない。本実施形態においては、この性質を利用し、図６（ａ）及び図９（ｃ）に示した金属膜除去段階において第２高調波のＹＡＧレーザーを用いて金属膜４００を選択的に除去することができる。
【００６３】
図１１は、本実施形態の第２変形例に係る光伝送基板１０の構成を示す。本変形例に係る光伝送基板１０は、光伝送基板１０の上面における複数の光導波路１３０の端部に対応する位置に設けられた開口に、複数の光ファイバー１７０を束ねて固定したコネクタ１１４０を挿入することにより、複数の光導波路１３０の端部に位置する複数のコア１１０と、複数の光ファイバー１７０とを接続する。本変形例における図１から図１０と同一の符号を付した部材は、図１から図１０に示した同一符号の部材と同様であるため、以下相違点を除き説明を省略する。
【００６４】
光伝送基板１０は、複数の光導波路１３０と、複数の光導波路１３０に対応して設けられた開口部１１００と、複数の光導波路１３０のそれぞれに対応して、複数の光導波路１３０の開口部１１００側の端部にそれぞれ設けられた複数の反射面１６０とを備える。本実施形態に係る複数の光導波路１３０は、光伝送基板１０における同一の層に設けられ、第１基板１００の上面の上で互いに平行に延伸する。開口部１１００は、第２基板１４０及びクラッド１２０ｂを貫通し、複数の光導波路１３０のそれぞれの端部を光伝送基板１０の上面側に露出させる。また、第２基板１４０の上面には、コネクタ１１４０の位置合わせに用いられるガイドピン１１４５が設けられる。
【００６５】
コネクタ１１４０には、開口部１１００内に露出された複数の光導波路１３０のそれぞれに対応してそれぞれ設けられた複数の光ファイバー１７０が固定される。そして、コネクタ１１４０は、ガイドピン１１４５がガイド穴１１１０に挿入されるように第２基板１４０を貫通する開口部１１００に挿入されて、複数の光ファイバー１７０のそれぞれに対応する光導波路１３０の端部に光を入射する位置、及び／又は、複数の光ファイバー１７０のそれぞれに対応する反射面１６０により第２基板１４０の方向へ反射された光を入射する位置に当該光ファイバー１７０を位置合わせする。
コネクタ１１４０における複数の光ファイバー１７０の上方の端部には、光ファイバー１７０との間で光を授受する発光部９５０又は受光部９６０が配列される。これに代えて、複数の光ファイバー１７０は、コネクタ１１４０における上方の端部から集合ケーブルとして延伸する構成を採ってもよい。
【００６６】
本変形例に係るコネクタ１１４０によれば、複数の光ファイバー１７０からなる１次元又は２次元光ファイバーアレイを束ねて開口部１１００に挿入することができ、位置合わせの精度を高めると共に、光ファイバー１７０の設置に要する作業コストを低減することができる。特に、プロセッサやメモリ等の電子デバイスのパラレル信号を伝送する場合においては、複数の光導波路１３０を平行に延伸させ、複数の光導波路１３０の端部に設けた開口部１１００にコネクタ１１４０を挿入する構造をとることにより、電子デバイス間でパラレル信号を光伝送させる構造を効率良く実現することができる。
【００６７】
図１２は、本実施形態に係る光電気集積回路１２００の構成を示す。光電気集積回路１２００は、光伝送基板１０と、第１電子デバイス１２１０と、第２電子デバイス１２２０と、発光部９５０と、受光部９６０とを備える。光伝送基板１０は、光伝送路を有する多層基板であり、図１に示した光伝送基板１０と同様の構成をとる。第１電子デバイス１２１０及び第２電子デバイス１２２０は、光伝送基板１０上に実装され、図１に示した光導波路１３０と、光導波路１３０の両端にそれぞれ設けられた一対の反射面１６０及び光ファイバー１７０とを有する光伝送路を用いて信号を伝送する。発光部９５０は、第１電子デバイス１２１０が有する信号ピン１２３０から出力される電気信号を光信号に変換し、光伝送路を介して伝送させる。受光部９６０は、発光部９５０側の光ファイバー１７０ａ、光導波路１３０、及び受光部９６０側の光ファイバー１７０ｂを介して伝送された光信号を受光して電気信号に変換し、第２電子デバイス１２２０が有する信号ピン１２４０へ入力する。
【００６８】
光伝送基板１０は、第１基板１００と、光導波路１３０と、第２基板１４０と、反射面１６０ａ〜ｂと、光ファイバー１７０ａ〜ｂとを有する。第１基板１００は、図１に示した第１基板１００と同様の構成をとってよい。光導波路１３０は、コア１１０及びコア１１０の外周を被覆するクラッド１２０ａ〜ｂを有し、第１基板１００の上面の上で延伸する。第２基板１４０は、下面が光導波路１３０の上面と接するように第１基板１００と平行して設けられる。光ファイバー１７０ａは、第２基板１４０の内部に設けられ、発光部９５０から入力された光信号を、クラッド１２０ｂの上面よりコア１１０に近い位置まで導く。反射面１６０ａは、光導波路１３０の第１の端部におけるコア１１０の断面上に設けられ、光ファイバー１７０ａにより第２基板１４０の上面から導かれた光信号を反射し、光導波路１３０のコア１１０により伝送させる。反射面１６０ｂは、光導波路１３０の第２の端部におけるコア１１０の断面上に設けられ、光導波路１３０のコア１１０を進行する光信号を第２基板１４０の方向へ反射する。光ファイバー１７０ｂは、第２基板１４０の内部に設けられ、第２基板１４０の方向へ反射された光信号を、クラッド１２０ｂの上面よりコア１１０に近い位置から受光部９６０まで導く。
【００６９】
以上に示した光電気集積回路１２００によれば、第１電子デバイス１２１０と第２電子デバイス１２２０の間を光接続することができ、電気配線により接続した場合と比較してより高速かつ低レイテンシに信号の伝送を行うことができる。
【００７０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００７１】
例えば、以上に示した反射部形成段階に代えて、次に示すプロセスにより反射面１６０を形成することもできる。まず、第１基板１００の上に、光導波路１３０のクラッド１２０となるべきポリシランＡをスピンコート等により塗布する。次に、反射面１６０となる部品を作製するため、光導波路１３０のコア１１０と同じ厚みのポリシランＢをコートする。
【００７２】
次に、ポリシランＢ層の上面に、反射面１６０となるべき部分である傾斜部１５５の露出量が段階的に変化するフォトレジスト・パターンを形成する。このフォトレジスト・パターンを用いることにより、露光時にポリシランＢに照射される光の量が反射面１６０の傾きと一致する。したがって、光が多くあたった領域はポリシランＢが多くエッチングされ、光が少ないほど元のポリシランＢの厚さに近く膜厚が保たれるため、照射量の面内分布をフォトマスクで適切に調整することにより４５度に傾斜したポリシランＢの構造を形成することができる。
【００７３】
次に、傾斜部１５５の部分が露出するフォトレジストマスクを用いてアルミニウム又は銀を蒸着し反射面１６０を形成する。この光導波路１３０の片側のクラッド層及び反射面１６０が形成された第１基板１００に、光導波路１３０のコア１１０となるポリシランＢを塗布し、反射面１６０を形成するためにポリシランＢに開けた穴を塞ぐ。これにより第１基板１００の表面はポリシランＢの平坦な膜で覆われた状態となる。次に、ポジ型光レジストを用いてコア１１０のパターンを形成し、コア１１０以外の部分を紫外線露光する。光が照射された部分は屈折率が低下するため、光導波路１３０のコア１１０近傍部分に光を閉じ込めることができる。以上のプロセスにより、光伝送基板１０は、光導波路１３０のコア１１０及びクラッド１２０の高さは同じ、かつ、反射面１６０の高さも同じである図４（ａ）及び（ｂ）と同様の状態となる。したがって、図４（ｃ）以降に示した方法により、光導波路１３０を有する光伝送基板１０を製造することができる。
【００７４】
以上に例示した方法によれば、モールド成型によらずフォトレジストを用いて反射面１６０を形成することができ、効率良く光伝送基板１０の製造を行うことができる。
【００７５】
以上に説明した実施形態によれば、以下の各項目に示す光伝送基板、光伝送基板製造方法、及び光電気集積回路が実現される。
【００７６】
（項目１）第１基板と、コア及びコアの外周を被覆するクラッドを有し、前記第１基板の上面の上で延伸する光導波路と、下面が前記光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行して設けられた第２基板と、前記光導波路の端部における前記コアの断面上に設けられ、前記光導波路の前記コアを進行する光を前記第２基板の方向へ反射する反射面と、前記第２基板の方向へ反射された光を、前記クラッドの上面より前記コアに近い位置から前記第２基板の上面方向に導く、前記第２基板の内部に設けられた光ガイドとを備える光伝送基板。
【００７７】
（項目２）前記光ガイドは、前記光導波路の端部において前記コアの上面と接する項目１記載の光伝送基板。
（項目３）前記光ガイドは、前記光導波路の端部において前記コアの上面と光学用接着剤により接着される項目２記載の光伝送基板。
（項目４）前記光導波路の端部における前記コアの上部の前記クラッドは、前記光導波路の中央部における前記コアの上部の前記クラッドと比較し薄い項目１記載の光伝送基板。
【００７８】
（項目５）前記光ガイドは、コア部分及びクラッド部分を有し、前記第２基板方向へ反射された光を前記コア部分により前記第２基板の上面方向へ導く光ファイバーである項目１記載の光伝送基板。
（項目６）前記光ファイバーの断面は円形である項目５記載の光伝送基板。
【００７９】
（項目７）複数の前記光導波路と、前記複数の光導波路のそれぞれに対応してそれぞれ設けられた複数の前記反射面及び複数の前記光ガイドと、前記複数の光ガイドが固定され、前記第２基板を貫通する開口に挿入されて、前記複数の光ガイドのそれぞれに対応する前記反射面により前記第２基板方向へ反射された光を入射する位置に当該光ガイドを位置合わせするコネクタとを備える項目１記載の光伝送基板。
（項目８）前記複数の光導波路は、前記第１基板の上面の上で互いに平行に延伸する項目７記載の光伝送基板。
（項目９）前記反射面は、前記コアを進行する光を前記第２基板と略鉛直に前記第２基板の方向へ反射する項目１記載の光伝送基板。
【００８０】
（項目１０）第１基板の上面に、光導波路の下方クラッド層を形成する下方クラッド層形成段階と、前記光導波路のコアを形成するコア形成段階と、前記光導波路の端部における前記コアの上方に金属膜を形成する金属膜形成段階と、前記金属膜が形成された状態において、前記光導波路における前記コアの上方に上方クラッド層を形成する上方クラッド層形成段階と、前記上方クラッド層の上面に第２基板を積層する基板積層段階と、前記金属膜の上に積層された前記第２基板を選択的に除去し、前記第２基板の上面から前記金属膜の上面に至る開口を形成する開口形成段階と、前記金属膜を選択的に除去する金属膜除去段階とを備える光伝送基板製造方法。
【００８１】
（項目１１）前記上方クラッド層形成段階において、前記光導波路における前記コア及び前記金属膜の上側に前記上方クラッド層を形成し、前記開口形成段階において、前記金属膜の上に積層された前記第２基板及び前記上方クラッド層を選択的に除去し、前記開口を形成する項目１０記載の光伝送基板製造方法。
（項目１２）前記コアを進行し前記光導波路の端部において前記第２基板の方向へ反射された光を、前記金属膜が除去された位置から前記第２基板の上面方向へ導く光ガイドを前記開口内に設ける光ガイド設置段階を更に備える項目１０記載の光伝送基板製造方法。
【００８２】
（項目１３）前記金属膜形成段階において、前記光導波路の端部における前記コアの上面に前記金属膜を形成し、前記光ガイド設置段階において、前記光導波路の端部において前記コアと接する前記光ガイドを設置する項目１２記載の光伝送基板製造方法。
（項目１４）前記光ガイド設置段階において、光学用接着剤を用いて前記光導波路の端部における前記コアと前記光ガイドとを接着する項目１３記載の光伝送基板製造方法。
【００８３】
（項目１５）前記光導波路の前記コアが形成された後前記金属膜が形成される前に、前記光導波路の前記コアの上面にコア上面クラッド層を形成するコア上面クラッド層形成段階を更に備え、前記金属膜形成段階において、前記光導波路の端部における前記コア上面クラッド層の上面に前記金属膜を形成し、前記上方クラッド層形成段階において、前記金属膜が形成された状態において、前記光導波路における前記コア上面クラッド層の上面に前記上方クラッド層を形成し、前記開口形成段階において、前記金属膜の上に積層された前記第２基板及び前記上方クラッド層を選択的に除去して前記開口を形成し、前記光ガイド設置段階において、前記光導波路の端部において前記コア上面クラッド層と接する前記光ガイドを設置する項目１２記載の光伝送基板製造方法。
【００８４】
（項目１６）前記下方クラッド層の上面の上に、前記光導波路の前記コアを進行する光を前記第２基板の方向へ反射する反射面を有する反射部を形成する反射部形成段階を更に備え、前記コア形成段階において、前記光導波路の端部において断面が前記反射面と接する前記コアを形成する項目１０記載の光伝送基板製造方法。
（項目１７）前記開口形成段階において、第１の波長を有するレーザーを前記第２基板の上面に照射することにより前記第２基板に前記開口を形成し、前記金属膜除去段階において、第２の波長を有するレーザーを前記金属膜に照射することにより前記金属膜を除去する項目１０記載の光伝送基板製造方法。
【００８５】
（項目１８）前記開口形成段階は、炭酸ガスレーザーを前記第２基板の上面に照射することにより、前記第２基板の材料を選択的に除去して前記第２基板に前記開口を形成し、前記金属膜除去段階は、銅を材料とする前記金属膜に第２高調波のＹＡＧレーザーを照射することにより前記金属膜を除去する項目１７記載の光伝送基板製造方法。
（項目１９）前記開口形成段階は、炭酸ガスレーザーを前記第２基板の上面に照射することにより、前記第２基板の材料を選択的に除去して前記第２基板に前記開口を形成し、前記金属膜除去段階は、金を材料とする前記金属膜に第２高調波のチタン・サファイアレーザーを照射することにより前記金属膜を除去する項目１７記載の光伝送基板製造方法。
（項目２０）前記金属膜除去段階は、前記金属膜にフェムト秒レーザーを照射することにより前記金属膜を除去する項目１０記載の光伝送基板製造方法。
（項目２１）前記金属膜除去段階は、反応性イオンエッチングにより前記金属膜を除去する項目１０記載の光伝送基板製造方法。
【００８６】
（項目２２）光伝送路を有する多層基板と、前記多層基板上に実装された第１の電子デバイス及び第２の電子デバイスと、前記第１の電子デバイスが有する信号ピンから出力される電気信号を光信号に変換し、前記光伝送路を介して伝送させる発光部と、前記光伝送路を介して伝送された前記光信号を受光して前記電気信号に変換し、前記第２の電子デバイスが有する信号ピンへ入力する受光部とを備え、前記多層基板は、第１基板と、コア及びコアの外周を被覆するクラッドを有し、前記第１基板の上面の上で延伸する光導波路と、下面が前記光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行して設けられた第２基板と、前記発光部から入力された光信号を、前記クラッドの上面より前記コアに近い位置まで導く、前記第２基板の内部に設けられた第１の光ガイドと、前記光導波路の第１の端部における前記コアの断面上に設けられ、前記第１の光ガイドにより前記第２基板の上面から導かれた光信号を反射し、前記光導波路の前記コアにより伝送させる第１の反射面と、前記光導波路の第２の端部における前記コアの断面上に設けられ、前記光導波路の前記コアを進行する光信号を前記第２基板の方向へ反射する第２の反射面と、前記第２基板の方向へ反射された光信号を、前記クラッドの上面より前記コアに近い位置から前記受光部まで導く、前記第２基板の内部に設けられた第２の光ガイドとを有する光電気集積回路。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本実施形態に係る光伝送基板１０の構成を示す。
【図２】本実施形態に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第１の図である。（ａ）は、下方クラッド層形成段階、（ｂ）及び（ｃ）は反射部形成段階における光伝送基板１０の側面及び上面を示す。
【図３】本実施形態に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第２の図である。（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は反射部形成段階においてフォトレジストを形成した状態、金属蒸着膜３１０を蒸着した状態、及び金属蒸着膜３１０をリフトオフした状態をそれぞれ示す。
【図４】本実施形態に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第３の図である。（ａ）及び（ｂ）はコア形成段階における光伝送基板１０の側面及び上面、（ｃ）は金属膜形成段階を示す。
【図５】本実施形態に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第４の図である。（ａ）は上方クラッド層形成段階、（ｂ）は基板積層段階、（ｃ）は開口形成段階を示す。
【図６】本実施形態に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第５の図である。（ａ）は金属膜除去段階、（ｂ）は光ガイド設置段階を示す。
【図７】本実施形態の第１変形例に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第１の図である。（ａ）は反射部形成段階において反射部１５０を設ける段階、（ｂ）及び（ｃ）は傾斜部１５５を形成する段階を示す。
【図８】本実施形態の第１変形例に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第２の図である。（ａ）は反射面１６０を形成する段階、（ｂ）は反射部１５０の一部を除去する段階、（ｃ）は光導波路１３０を形成する段階、（ｄ）は金属膜形成段階及び基板積層段階を示す。
【図９】本実施形態の第１変形例に係る光伝送基板１０の製造方法を示す第３の図である。（ａ）は基板積層段階、（ｂ）は開口形成段階、（ｃ）は金属膜除去段階、（ｄ）は光ガイド設置段階を示す。
【図１０】レーザーの波長と材料毎のレーザーの吸収率との関係を示す。
【図１１】本実施形態の第２変形例に係る光伝送基板１０の構成を示す。
【図１２】本実施形態に係る光電気集積回路１２００の構成を示す。
【符号の説明】
【００８８】
１０  光伝送基板
２０  刃
１００  第１基板
１１０  コア
１２０ａ〜ｂ  クラッド
１３０  光導波路
１４０  第２基板
１５０  反射部
１５５  傾斜部
１６０  反射面
１７０  光ファイバー
１８０  コア部
１９０  クラッド部
３００  フォトレジスト
３１０  金属蒸着膜
４００  金属膜
９００  第３基板
９１０  第４基板
９５０  発光部
９６０  受光部
１１００  開口部
１１１０  ガイド穴
１１４０  コネクタ
１１４５  ガイドピン
１２００  光電気集積回路
１２１０  第１電子デバイス
１２２０  第２電子デバイス
１２３０  信号ピン
１２４０  信号ピン
【図１】
2005157128.tif 000003
【図２】
2005157128.tif 000004
【図３】
2005157128.tif 000005
【図４】
2005157128.tif 000006
【図５】
2005157128.tif 000007
【図６】
2005157128.tif 000008
【図７】
2005157128.tif 000009
【図８】
2005157128.tif 000010
【図９】
2005157128.tif 000011
【図１０】
2005157128.tif 000012
【図１１】
2005157128.tif 000013
【図１２】
2005157128.tif 000014